河北制备氧化石墨烯研发

石墨经过氧化处理后得到氧化石墨，氧化石墨仍保持石墨的层状结构，但在每一层的石墨烯单片上引入了许多氧基功能团。这些氧基功能团的引入使得单一的石墨烯结构变得非常复杂。鉴于氧化石墨烯在石墨烯材料领域中的地位，许多科学家试图对氧化石墨烯的结构进行详细和准确的描述，以便有利于石墨烯材料的进一步研究，虽然已经利用了计算机模拟、拉曼光谱，核磁共振等手段对其结构进行分析，但由于种种原因(不同的制备方法，实验条件的差异以及不同的石墨来源对氧化石墨烯的结构都有一定的影响)，氧化石墨烯的精确结构还无法得到确定。大家普遍接受的结构模型是在氧化石墨烯单片上随机分布着羟基和环氧基，而在单片的边缘则引入了羧基和羰基。**近的理论分析表明氧化石墨烯的表面官能团并不是随机分布，而是具有高度的相关性。氧化石墨烯官能团丰富，易于改性。河北制备氧化石墨烯研发

氧化石墨烯的研究热潮也吸引了国内外材料植被研究的兴趣，石墨烯材料的制备方法已报道的有：机械剥离法、化学氧化法、晶体外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法和碳纳米管剥离法等。1、微机械剥离法2004年，Geim等***用微机械剥离法，成功地从高定向热裂解石墨上剥离并观测到单层石墨烯。Geim研究组利用这一方法成功制备了准二维石墨烯并观测到其形貌，揭示了石墨烯二维晶体结构存在的原因。微机械剥离法可以制备出高质量石墨烯，但存在产率低和成本高的不足，不满足工业化和规模化生产要求，目前只能作为实验室小规模制备。2、化学气相沉积法化学气相沉积法(ChemicalVaporDeposition，CVD)***在规模化制备石墨烯的问题方面有了新的突破。CVD法是指反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。麻省理工学院的Kong等、韩国成均馆大学的Hong等和普渡大学的Chen等在利用CVD法制备石墨烯。他们使用的是一种以镍为基片的管状简易沉积炉，通入含碳气体，如：碳氢化合物，它在高温下分解成碳原子沉积在镍的表面,形成石墨烯，通过轻微的化学刻蚀，使石墨烯薄膜和镍片分离得到石墨烯薄膜。河北制备氧化石墨烯研发石墨烯导电浆料中分散有少层石墨烯，可以作为电池正极导电剂。

催化剂可以是天然或合成材料，例如酶、有机化合物、金属和金属氧化物。碳纳米材料包括炭黑、碳纳米管（ＣＮＴ）、石墨烯及其衍生物，是许多合成催化剂的重要组分。它们已被用作有效催化剂或其他催化剂的载体。在上述碳材料中，石墨烯**近引起了**强烈的关注。这主要是由于石墨烯与开发新催化剂的其他碳同素异形体相比具有多项优势。一是，石墨烯的理论比表面积高达约２６００ｍ２·ｇ－１，是单壁碳纳米管的两倍，高于单壁碳纳米管、大多数炭黑和活性炭。这种结构特征使得石墨烯非常适合作为负载催化剂的二维载体的潜在应用。此外，局部共轭结构赋予石墨烯在催化反应中对基板的吸附能力增强。二是，石墨烯材料，尤其是化学改性石墨烯（ＣＭＧ），可以将氧化石墨及其衍生物作为起始原料，通过使用石墨以较低成本大规模获得。石墨烯材料不含碳纳米管中存在的几乎不可避免的金属杂质，这会阻碍催化反应中的碳纳米管性能。三是，石墨烯的优异电子迁移率促进催化反应期间的电子转移，改善其催化活性。四是，石墨烯还具有高的化学、热学、光学和电化学稳定性，可以提高催化剂的寿命。

    根据组装方式的不同．石墨烯能形成一维纤维结构、二维平面结构和三维体结构的石墨烯宏观体。纤维结构的石墨烯宏观体在可穿戴电子设备上具有广阔的应用前景，而二维和三维结构的石墨烯宏观体在超级电容器以及环境水处理方面表现出较强的优势。石墨烯纤维作为典型的一维结构的石墨烯宏观体，是一种具有大长径比的宏观石攫烯材料。2011年Xu等***合成石墨烯纤维，且发现石墨烯纤维强度高、韧性好、可编织，可作为柔性电池的关键材料。时隔两年．空心石墨烯纤维诞生，其直径为数十至数百微米。空心石墨烯纤维具有内壁和外表面．相对于石墨烯纤维其比表面积增大，具有良好的催化、分离和敏感特性“。石墨烯膜或石墨烯纸作为二维平面结构石墨烯宏观体的**．足一种有序度低于石墨叠层结构的平面宏观石墨烯材料。Dikin等通过真空辅助抽滤氧化石墨烯胶状悬浮液，实现石墨烯的定向组装，***获得了氧化石墨烯纸。通过对其还原即可获得石墨烯纸。且研究表明石墨烯纸具有电导率高(1716S·cm)、导热性能好(1434W·m·K一)以及气体渗透性好…等特性。 氧化石墨烯分散液为棕黑色溶液。

单层石墨烯在室温下的热导率超过５０００Ｗｎｒ１ＩＣ１，因此被作为用于热管理系统中的理想热管理材料。近年来，人们发现取向三维石墨烯网络结构能够为热量传递提供有效路径，因此在散热材料和相变材料领域具有广阔的应用前景。刘忠范院士团队［３９］合成了用作热管理材料的石墨烯气凝胶／十八烷酸相变复合材料，在填充含量为２０ｖｏｌ％时热导率约为２．６３５Ｗｍ－１Ｋ－１，且其垂直分布的石墨烯纳米片提供了更大的光吸收及热交换面积，显著提高了太阳能的光－热转换及存储效率，远远优于其他传统的光－热转换材料。氧化石墨烯单片上随机分布着羟基和环氧基、羧基和羰基。河北制备氧化石墨烯研发

氧化石墨烯结构复杂，制备工艺具有技术壁垒。河北制备氧化石墨烯研发

从实际应用的角度看，石墨烯需要和基板接触，因此，减少石墨烯薄膜和基板之间的接触热阻是石墨烯热管理应用必须考虑的问题。单层或少数层石墨烯和基板之间的范德华力可以保证石墨烯和基板之间很好的热耦合[42]。但是石墨烯薄膜由于厚度较大，范德华力远远不能满足热从基板传递到石墨烯薄膜上。传统的连接基板和散热片之间的导热胶由于体积和热导率较低的原因，已经满足不了实际应用的需求，必须采用共价键等其他的方式，以增强热传递的效率。本团队在这方面做了一些探索性的工作，主要采用在石墨烯薄膜和二氧化硅界面引入功能化分子的方法。实验结果表明，引入功能化分子后，热点的散热效果提高了近1倍河北制备氧化石墨烯研发